[发明专利]一种适用于非相干超宽带通信系统的LDPC编码及译码方法

说明书

技术领域

本发明属于非相干超宽带无线通信技术领域，涉及基于传输参考脉冲簇的非相干超宽带通信系统中的信道编码方法，具体涉及一种适用于非相干超宽带通信系统的LDPC编码及译码方法。

背景技术

随着无线通信与网络技术的发展、融合，超宽带(Ultra-wideband,UWB)技术以低成本、低功耗及良好的时域分辨能力等特点成为一种短距离无线通信解决方案。IEEE 802.15.4a标准采用基于脉冲无线电(Impulse radio,IR)制式的UWB方案。IR-UWB系统具备精确的定位性能，然而其仍然面临低成本、低功耗等现实要求的巨大挑战。因此，在低码率场合，更多地是采用复杂度较低、对采样速率要求不高且不需要信道估计的非相干接收机。其中，采用传输参考(Transmitter Reference,TR)技术的自相关接收机由于其结构简单、无需精准同步及信道估计、性能稳健等特点备受关注。然而TR-UWB系统在进行自相关接收时为了避免多径延时扩展造成的脉冲间干扰(Inter-pulse Interference,IPI)，需要引入过长的延迟线来隔离参考脉冲和数据脉冲，这以当前的技术水平来说是不可行的。

传输参考脉冲簇(Transmitter Reference pulse cluster,TRPC)系统的提出就是为了解决TR系统中的长延迟线问题。TRPC信号的参考脉冲和数据脉冲具有更加统一、紧凑的结构。参考脉冲与数据脉冲之间以较小的延迟T_d顺序发送，最小延迟就是一个脉冲的宽度T_p，即T_d＝T_p。一个参考脉冲和一个数据脉冲组成一个脉冲对，每个脉冲对以2T_d秒的间隔重复发送。

在TRPC系统中，信号若直接发送很难提供理想的误码率性能，因此在发送前进行信道编码来提高系统性能。IEEE 802.15.4a标准中规定的编码方式是RS码，但是实际中还存在一些比RS码性能更好的码，如系统长卷积码、非系统长卷积码等。

近年来,LDPC码由于其接近香农限的良好性能而成为理论界研究的热点。在二十世纪六十年代，LDPC码由于受硬件条件的限制而未受到重视，如今LDPC码已得到广泛的应用，其中不乏在通信系统编译码和高码率UWB中的应用。然而，要想将LDPC码应用到非相干TRPC-UWB系统中，还存在如下问题：1、如何构造好的奇偶校验矩阵，避免短环并保证子矩阵的非奇异性，从而得到生成矩阵进行编译码；2、采用BP算法进行译码时，需已知信道的先验概率。3、要求信道的先验概率，还需已知多径信道噪声的方差。

发明内容

本发明的目的在于将性能更好的LDPC码用于非相干超宽带通信系统中，解决LDPC码在该系统编译码过程中的问题，提出了一种适用于非相干超宽带通信系统的LDPC编码及译码方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

包括以下步骤：

1)、采用LDPC码对待发送信号进行信道编码，得到发送信号；

2)、将待发送信号通过UWB信道进行发送；

3)、接收端接收待发送信号，并对接收到的待发送信号进行滤波，得到接收信号；

4)、在接收端采用BP算法对接收信号进行译码，计算译码所需的各个参数，获得所需要的接收信号。

所述步骤(1)具体过程为：

1.1)、设置待发送信号为N_f个紧密排列的脉冲对组成，且每个脉冲对包括一个参考脉冲和一个数据脉冲，按照延迟T_d顺序发送。在发射端生成的发送信号为：

其中，E_b代表每比特的发射能量，N代表码字数据包的比特数，N_f代表每个符号中脉冲对重复的次数，g(t)代表能量归一化超宽带脉冲，b_n(i)∈{±1}为发射的二进制数据符号，T_S为符号周期，T_p为脉冲宽度，m为非负整数，t为连续时间变量，s_i(t)定义为：

1.2)、采用循环移位矩阵构造QC-LDPC码(N,j,k)，N代表码长，j代表列重，k代表行重。首先给出索引矩阵P：

其中，P是一个维度为j×k的索引矩阵，其中0≤s≤j-1，0≤t≤k-1且a，b是素数，j小于k；索引矩阵中的每个元素的值代表校验矩阵的子矩阵向右移的位数；

校验矩阵H为：